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GM 합작 美공장에 생산 시설 구축

LG에너지솔루션과 미국 GM이 저렴한 망간을 주원료로 쓰는 차세대 배터리 양산에 나선다.중국 업체들이 주도하는 LFP(리튬·인산·철) 배터리와 비슷한 비용으로 더 높은 에너지밀도를 구현하는 것이 목표다.가격을 낮추면서도 긴 주행거리를 확보할 수 있는 배터리로 중국의 저가 공세에 대응하고 전기차 구매를 망설이는 소비자들을 끌어들이겠다는 구상이다.

양사의 합작법인 얼티엄셀즈는 미 테네시주 스프링힐 공장에 전기차용 각형 리튬망간리치(LMR·Lithium Manganese Rich) 배터리 생산 시설을 구축한다고 30일 밝혔다.올해 말 설비 개조를 시작해 2028년까지 마무리할 계획이다.양사는 이 공장에서 세계 최초로 각형 LMR 배터리를 상업적으로 대량생산하는 것을 목표로 하고 있다.

◇망간 배터리 시대 열린다

매장량이 풍부하고 가격이 저렴한 망간은 배터리 업계가 원가 절감을 위한 핵심 원료로 주목해온 소재다.한국 기업의 장기인 하이니켈 배터리와 중국이 앞선 LFP 배터리의 장단점을 절충한‘제3의 대안’으로 꼽힌다.

GM은 미국에서 캐딜락 에스컬레이드 같은 대형 SUV와 픽업트럭 쉐보레 실버라도 등이 주력 상품이다.하지만 전기차로 바꾸려면,무거운 몸집을 감당하기 위해 에너지 밀도가 높은 삼원계 하이니켈 배터리를 써야 했다.하지만 이 배터리는 주행거리가 길고 출력도 좋지만 니켈·코발트 등 소재가 비싸 차 가격을 높일 수밖에 없는 게 부담이었다.반면 LFP는 대형차나 고성능차에 쓰기엔 에너지 밀도가 낮지만 저렴한 가격을 앞세워 중저가 차량을 중심으로 시장을 넓혀왔다.지난해 세계 전기차에 탑재된 배터리에서 LFP 계열의 비율은 용량 기준 55%에 이른다.

이런 점을 극복하기 위해 2015년부터 GM은 LMR 개발을 시작했고,지난해 LG에너지솔루션과 공동 개발에 착수했다.LMR 배터리는 망간 비율을 65%까지 높이고 충·방전 과정에서 산소까지 활용해 에너지 밀도를 높인 기술이다.하지만 충전 과정에서 산화된 산소가 내부 압력을 높이거나,양극재 구조를 변화시켜 성능 저하와 수명 단축을 유발하는 단점을 극복하는 게 과제였다.

결국 두 회사는 코팅 기술과 입자 설계,공정 최적화 등을 통해 이런 문제를 개선하는 데 성공했다.또 LMR 배터리의 에너지 밀도를 LFP보다 33% 높이면서도 비용은 비슷한 수준으로 낮출 수 있었다.하이니켈 배터리보다는 상대적으로 저렴하고,LFP 배터리보다 에너지 밀도가 높은 장점만 남긴 셈이다.이런 특성 때문에 대형·고성능차뿐만 아니라 저가 및 소형 전기차에도 폭넓게 활용할 수 있게 될 전망이다.

◇스프링힐 공장,북미 배터리 복합 거점으로

얼티엄셀즈가 LMR 각형 배터리를 대량 생산할 경우 스프링힐 공장은 2028년 이후 북미 에너지저장장치(ESS)와 전기차 시장을 동시에 공략하는 복합 생산 거점으로 거듭난다.당초 이 공장은 양 사가 23억달러를 투자해 GM 전기차에 들어갈 하이니켈 파우치형 배터리를 생산했던 곳이다.그러나 전기차 수요 둔화로 일부 설비를 ESS용 LFP 배터리 생산 라인으로 전환했다.여기에 전기차용 각형 LMR 배터리도 생산하게 된 것이다.

LG에너지솔루션 외에도 포드,포스코퓨처엠,LG화학 등 한국과 미국 기업들이 망간계 배터리 개발에 적극적으로 나선 상황이다.포드는 차세대 저가형 전기차 배터리로 LMR 기술을 채택,지난해 셀 파일럿 생산에 돌입했다.2030년 차량 탑재가 목표다.포스코퓨처엠은 지난해 LMR 양극재 1세대 제품 양산에 성공하고,갤럭시 탭 s8 sd 카드 슬롯현재 2세대 기술을 개발 중이다.에코프로비엠과 LG화학은 파일럿 생산을 진행하고 있다.


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